ÁREA PLANA INCLINADA SUMERGIDA

Como en el problema anterior se determinara el procedimiento para calcular la magnitud de la fuerza resultante sobre el área y la localización del centro de presión, en donde podemos suponer que actúa la fuerza resultante.

La figura muestra un tanque que tiene una ventana rectangular en una pared inclinada. Para encarar este procedimiento se describirán los símbolos utilizados para el procedimiento.

• F_R, fuerza resultante sobre el área.
• El centro de presión del área es el punto en el que se considera actúa F_R .
• El centroide del área seria el punto de equilibrio de esta se quedara suspendida de dicho sitio. Esto es equivalente al centro de gravedad en un cuerpo solidó.
• θ, ángulo de inclinación respecto a la horizontal.
• d_c, profundidad de fluido desde la superficie libre hasta el centroide.
  
• L_c, distancia existente desde la superficie al centroide del área, medida a lo largo del ángulo de inclinación.
  
• L_p, distancia del nivel de la superficie al centro de presión del área, medida a lo largo del ángulo de inclinación.
  
  PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LA FUERZA SOBRE UN ÁREA
  

PLANA INCLINADA SUMERGIDA

• Primero identifique el punto en el que el ángulo de inclinación del área en estudio interfecta el nivel de la superficie del fluido. Señalar con un punto S.
  
• Localizar el centroide del área a partir de la geometría.
  
• Determine d_c .
  
• Determine L_c. Esta es la distancia desde S hasta el centroide y que d_c y L_c
  están relacionadas por:
  
• Dc=Lc*senӨ [m]
  

Calcule el área total A sobre la cual se va a determinarla fuerza.

• Calcule la fuerza resultante a partir de:

Fr=γ*Dc*A [kg/m²]

Esto implica que la fuerza resultante es el producto de la presión en el centroide del área por el área total.

• Calcule I_c.
  
• Calcule la localización del centro de presión :
  
• Lp=Lc+Ic/(Lc*A) [m]
  

Nótese que el centro de presión está siempre por debajo del centroide de un área que este inclinada con respecto de la horizontal. En algunos casos, será de interés calcular solo la diferencia entre L_p
y L_c, con la siguiente ecuación:

Lp-Lc=Ic/(Lc*A)

• Haga un diagrama de la fuerza F_R la cual actúa en el centro de presión, perpendicular al área.
• Muestre la dimensión L_p como se muestra en la figura.
• Dibujar las líneas de dimensión para L_c y L_p a partir de una línea de referencia que pase por el punto S y además sea perpendicular al Angulo de inclinación de la superficie.